機(jī)械密封原理與結(jié)構(gòu)精選(九篇)

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第1篇：機(jī)械密封原理與結(jié)構(gòu)范文

關(guān)鍵詞：機(jī)械密封；原理；新技術(shù)

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及新型材料的出現(xiàn)，機(jī)械密封技術(shù)隨之迅速發(fā)展起來。近年來人們對環(huán)境保護(hù)日益關(guān)注，引起對機(jī)械密封的泄露要求越來越高，同時為了延長裝置的檢修周期，要求機(jī)械密封的使用壽命隨之延長。因此，發(fā)展機(jī)械密封的新技術(shù)、新產(chǎn)品以滿足人們對高性能機(jī)械密封的要求。

機(jī)械密封技術(shù)簡介

1.1 機(jī)械密封基本原理

機(jī)械密封也叫做端面密封，是一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的封油裝置。由于傳動軸貫穿在整個設(shè)備內(nèi)外，軸與設(shè)備之間就會產(chǎn)生空隙，將兩個密封元件置于垂直于軸線的平面上，流體介質(zhì)就不會通過空隙向外泄露，密封元件反而會在流體介質(zhì)的靜壓力以及彈簧力的作用下，保持相互貼合并相對運(yùn)動從而達(dá)到防止流體泄露的目的。

密封環(huán)是構(gòu)成機(jī)械密封的主要元件，它在很大程度上決定了機(jī)械密封的使用性能及使用壽命，因此對于密封環(huán)有嚴(yán)格的使用要求：要有足夠的強(qiáng)度和剛度；應(yīng)有較小的摩擦系數(shù)和良好的自性；密封端面應(yīng)有足夠的硬度和耐腐蝕性；密封環(huán)應(yīng)有良好的耐熱沖擊性能；密封環(huán)要容易加工制造。

1.2 機(jī)械密封的特點(diǎn)

使用壽命長。機(jī)械密封在油、水類介質(zhì)中使用時間長達(dá)1~2年或者更長時間，在化工介質(zhì)中的使用壽命通常也能達(dá)到半年以上。

密封可靠。機(jī)械密封在長時間的運(yùn)行中，密封狀態(tài)穩(wěn)定且泄漏量很小，通常機(jī)械密封的泄露量可以控制在3~5mL/h，與軟填料密封相比，泄露量小很多。

摩擦功率損耗小。由于機(jī)械密封接觸端面面積較小，其摩擦功率消耗僅為軟填料密封的10%~50%。

適用范圍廣。機(jī)械密封適用于高溫、低溫、真空、不同轉(zhuǎn)速以及各種腐蝕性介質(zhì)和含有磨粒介質(zhì)等情況的密封。

抗振性強(qiáng)。隨著波紋管式和全補(bǔ)償式機(jī)械密封的發(fā)展，機(jī)械密封的抗振性越來越強(qiáng)，緩沖性也越來越好。

無需經(jīng)常調(diào)整。使用機(jī)械密封的維修周期長，端面磨損后能夠自動補(bǔ)償，通常情況下無需經(jīng)常維修。

機(jī)械密封技術(shù)

2.1 密封端面改形技術(shù)

干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體密封技術(shù)。干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體密封就是將開槽密封技術(shù)應(yīng)用于氣體密封。干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體密封除結(jié)構(gòu)相對簡單，安裝維護(hù)費(fèi)用較低，運(yùn)行無磨損，功耗小等特點(diǎn)以外，還能夠?qū)崿F(xiàn)零泄漏或者零溢出，系統(tǒng)運(yùn)行可靠。克蘭公司首先研制的28型螺旋槽干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體密封主要用于汽輪機(jī)、攪拌機(jī)及離心壓縮機(jī)。后來又研制了用于泵中的2800和2800E系列干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體端面密封。

上游泵送密封技術(shù)。上游泵送密封的工作原理與干氣密封類似，是利用密封面上開流槽在旋轉(zhuǎn)條件下將下游少量的泄露流體介質(zhì)泵送回上游。主要產(chǎn)品有美國約翰克蘭公司研制生產(chǎn)的8000系列螺旋槽上游泵送機(jī)械密封，以及我國石油大學(xué)研制的泵出式圓弧槽端面密封。

密封面開深槽流體靜壓型機(jī)械密封。就是為了將外界流體或者密封流體引入到密封端面，以便對密封端面進(jìn)行充分的和冷卻，而在密封端面上開幾組深槽和壓力介質(zhì)引入孔。雖然此種方法泄漏量較大，但此技術(shù)仍廣泛應(yīng)用于高壓、高溫、高速等普通機(jī)械密封難以滿足工程要求的情況中。

流體動壓密封技術(shù)。就是在密封環(huán)上開出1~2mm的溝槽，利用密封面流槽，形成局部熱變形和力變形，然后在密封面上產(chǎn)生流體動力楔效應(yīng)。其優(yōu)點(diǎn)是利用槽可以增強(qiáng)承載能力，降低摩擦熱，適宜用于高參數(shù)密封。美國克蘭公司獲得流體動壓墊高壓旋轉(zhuǎn)機(jī)械密封專利，將流體動壓墊應(yīng)用于輕烴密封中。國內(nèi)的石油大學(xué)利用有限元對熱流體動壓密封做了相應(yīng)的研究。

2.2窄環(huán)刃邊機(jī)械密封

窄環(huán)刃邊密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是動環(huán)密封面的寬度很窄，僅0.2~0.6mm，而且平衡比是B=0~0.5。這樣由于密封面很窄，就能夠限制固體雜物的形成，即使已經(jīng)形成的固體物質(zhì)或者纖維也能夠背尖邊切斷而排除。在石化企業(yè)中不僅應(yīng)用國外產(chǎn)品還應(yīng)用了國內(nèi)產(chǎn)品，比如在錦州和齊魯橡膠廠的工藝裝置中已經(jīng)推廣應(yīng)用

2.3 流體阻塞密封技術(shù)

在過去經(jīng)常是用液體阻塞液體或者氣體，叫做液封液或者液封氣技術(shù)。而現(xiàn)在采用氣體阻塞液體或者氣體，即氣封液或者氣封氣技術(shù)。流體阻塞技術(shù)有以下幾個特點(diǎn)：密封環(huán)的選用材料具有自且不膠合性，典型材料是石磨；在密封面由于摩擦而產(chǎn)生的熱量能夠及時的散發(fā)出去；阻塞氣體通常采用空氣或者氮?dú)?、二氧化碳等惰性氣體；為了減少備件量并且要避免左右的錯裝，開槽密封應(yīng)盡可能選擇雙向旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)；在開車或者停車過程中會產(chǎn)生一定量的干摩擦，為了有利于清除磨粒，應(yīng)注意環(huán)槽的幾何形狀。主要產(chǎn)品有天津鼎名密封公司研制的螺旋槽液體阻塞密封，以及齊魯石化公司和石油大學(xué)研制的蒸汽阻塞密封。

2.4 零逸出密封技術(shù)

所謂零逸出技術(shù)就是指使工藝流體不逸出的密封技術(shù)。通常情況下，零逸出密封采用干運(yùn)轉(zhuǎn)密封，可以是接觸式的干運(yùn)轉(zhuǎn)密封也可以是非接觸式干運(yùn)轉(zhuǎn)密封。其密封特點(diǎn)是利用流槽的各種流體的靜動壓效應(yīng)來增加流體膜的承載能力，與此同時還要利用淺槽形成較薄的流體膜和較小的泄漏量。主要產(chǎn)品有美國杜拉密泰列克公司最近生產(chǎn)的泵用SB-200型干運(yùn)轉(zhuǎn)控制逸出集裝式密封和GF-200型節(jié)能零逸出氣體阻塞密封。

結(jié)論

隨著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，我國工程機(jī)械也會有較大發(fā)展，因此我國機(jī)械密封技術(shù)將廣泛應(yīng)用于各個機(jī)械行業(yè)中去，對機(jī)械密封的密封要求越來越高，因此，機(jī)械密封要朝著零逸出、高可靠性、長壽命及高性能方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[3] 左振亮,李楠.機(jī)械密封技術(shù)與研發(fā)方向.遼寧化工,2008(10):698-700.

第2篇：機(jī)械密封原理與結(jié)構(gòu)范文

關(guān)鍵詞：機(jī)械密封；原理；選材；失效

中圖分類號：TH311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

與傳統(tǒng)的填料密封相比，機(jī)械密封具有密封性能好、壽命長、承受壓力大，減少能源損耗和環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。機(jī)械密封目前廣泛應(yīng)用與國內(nèi)輸油站場機(jī)泵，研究機(jī)封結(jié)構(gòu)，分析故障原理和處理辦法，對掌握基本運(yùn)行情況、提升設(shè)備管理水平有重要意義。

一、機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)和作用原理

（一）、機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)

機(jī)械密封又叫端面密封，在國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中是這樣定義的:“有至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力(或磁力)的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置”。其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。機(jī)械密封安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，密封腔由彈簧、動環(huán)密封圈、動環(huán)等構(gòu)成，它們隨軸一起旋轉(zhuǎn)。其他機(jī)械密封零件包括靜環(huán)、靜環(huán)密封圈等，安裝在端蓋內(nèi)，端蓋與密封腔體用螺栓連接。

（二）、機(jī)械密封的作用原理

如圖1所示，軸轉(zhuǎn)動時，通過傳動座和推環(huán)，帶動動環(huán)旋轉(zhuǎn)，靜環(huán)固定不動，依靠介質(zhì)壓力和彈簧力使動靜環(huán)之間的密封端面緊密貼合，在貼合面形成一層極薄的液體膜，阻止介質(zhì)泄漏。摩擦副表面磨損后，在彈簧的推動下實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。為了防止介質(zhì)通過動環(huán)與軸之間泄漏，裝有動環(huán)密封圈。靜環(huán)密封圈阻止介質(zhì)沿靜環(huán)和壓蓋之間泄漏。

1靜環(huán)2.動環(huán)3.動環(huán)密封圈4.推環(huán)5.彈簧

6.傳動座7.靜環(huán)密封圈8.壓蓋

圖1

（三）、機(jī)械密封的輔助設(shè)施

機(jī)械密封輔助設(shè)施是許多元件的統(tǒng)稱，它的作用是可以改善機(jī)械密封的工作環(huán)境，提高密封效果。包括過濾器、旋液分離器、限流孔板、冷卻器、各種檢測儀表及機(jī)械密封沖洗管路等。在實(shí)際的應(yīng)用中，根據(jù)具體的情況來選擇相應(yīng)的設(shè)施。

在所有的輔助設(shè)施中，最主要的是沖洗設(shè)施。對于沖洗液的過濾和分離，通常選用的是過濾器和旋液分離器。旋液分離器工作原理是，含雜質(zhì)的介質(zhì)沿分離器切線方向進(jìn)入，以一定的速度沿分離器旋轉(zhuǎn)，利用固體顆粒和液體的比重差，潔凈的液體從分離器頂部流出，去沖洗密封，含雜質(zhì)的液體從底部流回泵的入口。

1、端面密封副

如圖2所示，由動環(huán)和靜環(huán)組成端面密封副，它的作用是防止介質(zhì)泄漏，使密封面緊密貼合。它要求靜、動環(huán)要有非常好的耐磨性，動環(huán)可以沿軸向靈活移動，密封面的磨損自動補(bǔ)償，與靜環(huán)使之一直保持良好的貼合。為此，密封面對所用材料以及其加工質(zhì)量有較高的要求，確保密封副有良好的貼合性能。

圖2端面密封副

2、彈性元件

彈性元件主要用彈簧和波紋管。它要求起預(yù)警、補(bǔ)償和緩沖作用，要求始終保持足夠的彈力來克服動環(huán)等元件的慣性、傳動件和輔助密封的摩擦，保證端面動環(huán)的追隨性和密封副良好的貼合。材料要求耐疲勞、耐腐蝕。

3、輔助密封

如圖3所示，輔助密封有O型圈、V型圈、U型圈等。它主要起密封動環(huán)和靜環(huán)的作用，同時也起到緩沖和浮動的作用。要求能夠保證靜環(huán)的密封元件使壓蓋與靜環(huán)之間的密封的同時，對靜環(huán)也要求有一定的浮動性；動環(huán)的密封元件能保證動環(huán)的浮動性和動環(huán)與軸套或者軸之間的密封性。材料要求能與介質(zhì)相容并耐寒、耐熱。

圖3輔助密封

4、傳動件

傳動元件主要有傳動銷、傳動環(huán)、傳動座、傳動鍵等。它的作用是將軸的轉(zhuǎn)矩傳給動環(huán)。材料要求耐磨、耐腐蝕。

二、機(jī)械密封失效機(jī)理

機(jī)械密封的失效主要有幾種主要形式，如靜試泄漏、運(yùn)轉(zhuǎn)泄漏等。運(yùn)轉(zhuǎn)泄漏又包括持續(xù)泄漏、突發(fā)泄漏，再運(yùn)行泄漏等。

（一）、安裝靜試泄漏

安裝調(diào)試結(jié)束后須對機(jī)械密封進(jìn)行靜試，通過觀察泄漏量分析泄漏原因。如泄漏量較大時，則表存在問題明于靜、動環(huán)摩擦副間；泄漏量較小，存在的問題多為靜環(huán)或動環(huán)密封圈。在判斷泄漏部位、初步觀察泄漏量的基礎(chǔ)上，若泄漏量再手動盤車觀察，無明顯變化，則靜、動環(huán)密封圈有問題；如沿軸向噴射泄漏介質(zhì)，則居多為動環(huán)密封圈存在問題，泄漏介質(zhì)從水冷卻孔中漏出或向四周噴射，則靜環(huán)密封圈多為失效；如盤車時泄漏量有明顯變化，則可斷定是動、靜環(huán)摩擦副存在問題。

（二）、運(yùn)轉(zhuǎn)時泄漏分析

導(dǎo)致持續(xù)性密封泄漏的原因較多，主要表現(xiàn)為密封端面問題，如端面變形不平、端面出現(xiàn)裂紋。端面比壓過大、摩擦熱引起熱變形，強(qiáng)度不夠產(chǎn)生變形，安裝時零件受力不均引起變形；工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)入摩擦副，擦傷動、靜環(huán)密封端面；動環(huán)或靜環(huán)的密封圈與軸的垂直誤差過大；輔助密封問題，如安裝時輔助密封被壓傷或擦傷，O形圈出現(xiàn)化學(xué)腐蝕、老化；彈簧偏心、比壓過小或彈簧失效；防轉(zhuǎn)銷端部未頂住防轉(zhuǎn)槽；轉(zhuǎn)軸振動過大；泵葉輪軸向竄動量超過標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)軸發(fā)生周期性振動及工藝操作不穩(wěn)定，密封腔內(nèi)壓力經(jīng)常變化等均會導(dǎo)致密封周期性泄漏；軸套表面在密封圈處有軸向溝槽、凹坑或腐蝕。突發(fā)性泄漏主要由幾種因素導(dǎo)致，如設(shè)備強(qiáng)烈振動，抽空破壞了摩擦副；彈簧斷裂；防轉(zhuǎn)銷脫落或傳動銷斷裂；安裝錯誤或不符合要求。

再運(yùn)行泄漏也是常見的機(jī)械密封失效形式。泵在停一段時間后再啟動時可能發(fā)生泄漏，這主要是因?yàn)槟Σ粮备浇橘|(zhì)的凝固、結(jié)晶，摩擦副上有水垢、彈簧腐蝕、阻塞而失彈。

表1中給出了導(dǎo)致機(jī)械密封失效的主要影響因素，數(shù)據(jù)表明操作是導(dǎo)致機(jī)械密封失效的主要因素，約占42%。為了盡量減少機(jī)械密封失效的發(fā)生，必須嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行安裝、調(diào)試、檢查、維護(hù)和清洗。養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣，保證機(jī)械密封的正常運(yùn)行。

表1導(dǎo)致機(jī)械密封失效的因素及其占比

影響因素 失效占比/% 影響因素 失效占比/%

操作 42 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24

設(shè)備精度 26 密封設(shè)計(jì)

/應(yīng)用選型 8

三、典型案例分析

（一）、故障現(xiàn)象

在泵啟動瞬間，非驅(qū)動端機(jī)械密封處有煙霧冒出，并伴有油品泄漏。或停止時泵腔內(nèi)的壓力瞬時升高而引起，在結(jié)焦的過程中伴隨有煙霧。

（二）、原因分析

如圖4所示，從解體后的情況來看，動靜環(huán)內(nèi)壁都堆積比較多的結(jié)焦物。高溫經(jīng)常會出現(xiàn)結(jié)焦故障，少量的泄漏就會在密封靠近大氣一側(cè)發(fā)生碳化。

圖4(a):動環(huán)傳動處和傳動套之間發(fā)生了摩擦。

圖4(b)、圖4(e)、圖4(f):3張圖片中都堆積含有顆粒的結(jié)焦物。

圖4(c):動環(huán)表面出現(xiàn)金屬粉磨的痕跡，說明密封運(yùn)轉(zhuǎn)時間短，動環(huán)面磨損嚴(yán)重。

圖4(d):靜環(huán)表面有正常的磨損痕跡。

（三）、解決途徑

1、選型

原油具有黏度大、凝點(diǎn)高、雜質(zhì)多、含硫高的特點(diǎn)。為了防止彈簧由于原油結(jié)晶、雜質(zhì)卡住而失效，選用的是靜止式機(jī)械密封，即靜環(huán)為補(bǔ)償環(huán)；當(dāng)發(fā)生粘著磨損或磨粒磨損時，材料越硬越耐磨，為了減少磨損率和因?yàn)槟p而導(dǎo)致密封失效，選用的是碳化硅-碳化硅的端面硬摩擦組對；輔助封圈選用的是氟橡膠，具有耐高溫、耐油、耐化學(xué)腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。

2、沖洗

必須設(shè)計(jì)合理的沖洗管路，否則會因結(jié)晶的析出，顆粒、雜質(zhì)的沉淀，使機(jī)械密封動、靜環(huán)失去浮動性，彈簧失靈。更嚴(yán)重的是顆粒、雜質(zhì)進(jìn)入摩擦副會加劇摩擦的磨損，導(dǎo)致機(jī)械密封的迅速破壞。

3、維護(hù)

定期清洗沖洗管路，使之保持暢通；啟動泵前充分排氣。

圖4失效的機(jī)械密封

總之，處理機(jī)泵泄漏問題時，一定要綜合考慮泵的安裝精度、操作運(yùn)轉(zhuǎn)條件、機(jī)封裝配精度等方面因素，查清原因，有針對性地解決存在的問題。文中內(nèi)容對機(jī)械密封的選型使用和維修保養(yǎng)提供幫助，保證機(jī)械密封長周期穩(wěn)定、可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)

第3篇：機(jī)械密封原理與結(jié)構(gòu)范文

關(guān)鍵詞 機(jī)械密封；石油化工；新技術(shù)

中圖分類號：TB42 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0115-01

1 石油化工機(jī)械密封技術(shù)的必要性與現(xiàn)狀

多數(shù)化工產(chǎn)品均具有有毒或易燃易爆的高危特性，故一旦發(fā)生泄漏，不僅可能造成難以估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失與環(huán)境污染，更為嚴(yán)重的是也可能造成一定的人員傷亡，同時這也是所有化工行業(yè)的一大主要特點(diǎn)?；诖耍瑸樽畲笙薅鹊乇苊獯祟愂录陌l(fā)生，其行業(yè)內(nèi)所采用的相關(guān)機(jī)械設(shè)備具備較高的密封性能是非常有必要的。針對這樣的需求，為了在復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境中將密封性能達(dá)到盡可能更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，一些多結(jié)構(gòu)、多組合以及新型的材料在機(jī)械密封部件的開發(fā)與制造中獲得了愈發(fā)規(guī)范的應(yīng)用，并逐漸在石油化工行業(yè)展示出了巨大的應(yīng)用前景。

2 幾種機(jī)械密封新技術(shù)的介紹

在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展及與機(jī)械密封相關(guān)新材料研究的不斷突破，機(jī)械密封技術(shù)也獲得了空前的發(fā)展，也正是在這樣的情況下，與此相關(guān)的產(chǎn)品泄露以及環(huán)境污染事件的發(fā)生率也有了較大程度的下降，相關(guān)設(shè)備的使用壽命也獲得了顯著延長。經(jīng)筆者總結(jié)，目前相對較新的機(jī)械密封技術(shù)主要包括以下幾種。

2.1 剖分式機(jī)械密封技術(shù)

在發(fā)明的最初，該技術(shù)主要是用在大型反應(yīng)釜以及大型泵的分體式機(jī)械密封封面，其中的推環(huán)、傳動環(huán)以及動環(huán)均包括有對稱的兩個組成部分，且動環(huán)被推環(huán)與傳動環(huán)固定在一起，同是每環(huán)均采用設(shè)計(jì)有斜面的兩半夾緊環(huán)實(shí)施固定；另將靜環(huán)、靜環(huán)座以及壓緊螺母等三個部件進(jìn)行一體固定，其中，在靜環(huán)與靜環(huán)座上也同樣設(shè)計(jì)有斜面的兩半夾環(huán)用以夾緊。后來，針對反應(yīng)釜的剖分式機(jī)械密封，又有相關(guān)研究者開展了更為深入的研究性試驗(yàn)，他們采用了有限元計(jì)算方法，進(jìn)而將改進(jìn)的重點(diǎn)放在了輔助密封圈的應(yīng)力應(yīng)變方面，最終在不同的端面上加以設(shè)計(jì)，分別研發(fā)出了端面部分式機(jī)械密封與平行端面部分式機(jī)械密封兩項(xiàng)密封技術(shù)。

2.2 非接觸式機(jī)械密封

1）干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體密封。干氣密封為一種由兩個環(huán)組成的非接觸式端面機(jī)械密封技術(shù)，其兼具了無磨損、功耗小與泄漏量小等較為全面的優(yōu)點(diǎn)，而且在安裝與維護(hù)方面均非常容易操作，系統(tǒng)的高可靠性也進(jìn)一步確保其具有長期穩(wěn)定運(yùn)行的優(yōu)勢。該技術(shù)體系中，第一個環(huán)往往又被稱為動環(huán)，在其表面設(shè)計(jì)有槽，并且可以隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，另在槽的下方設(shè)計(jì)了一個比較光滑的區(qū)域?yàn)槊芊鈮?，此為產(chǎn)生密封作用的關(guān)鍵區(qū)域；另一個環(huán)被稱為靜環(huán)，其表面光滑，同時通過彈簧進(jìn)行壓固，只能進(jìn)行軸向的移動。當(dāng)軸處于靜置狀態(tài)，或是在機(jī)組未升壓的情況下，彈簧將保持動、靜環(huán)始終處于接觸狀態(tài)，而當(dāng)幾組升壓過后，在氣壓的作用下，動、靜環(huán)將發(fā)生分離，并在其間隙形成一層非常薄的氣膜。一旦幾組開始旋轉(zhuǎn)后，動環(huán)槽將產(chǎn)生動壓力，同時會在靠近槽根部的地方產(chǎn)生一個高壓區(qū)域，繼而，動、靜環(huán)之前的距離將因此而擴(kuò)大，直至壓力維持到一個相對平衡的

狀態(tài)。

2）逆流泵送機(jī)械密封。該技術(shù)兼具了完全不會逸出介質(zhì)、對環(huán)境完全不存在污染、壽命較長、維護(hù)費(fèi)用低等明顯的技術(shù)優(yōu)勢，其在多領(lǐng)域已經(jīng)有了非常廣泛的應(yīng)用。同時，該技術(shù)的基本密封原理是建立在流體動壓理論基本方程-雷諾方程基礎(chǔ)上的，主要采用了數(shù)值計(jì)算法與解析法兩種分析模式。經(jīng)長時間的應(yīng)用實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)尤其適用于應(yīng)用到某些具有高易氣化與高污染性以及高危險性的密封介質(zhì)的密封需求，故其應(yīng)用前景比較良好。此外需要說明的是，盡管上游泵送機(jī)械密封在端面結(jié)構(gòu)上具有比較多的形式，但實(shí)則在工作原理方面是基本一致的。

2.3 流體回流式機(jī)械密封技術(shù)

此種機(jī)械密封技術(shù)的基本原理為：在考察外泄流體的流動路徑的基礎(chǔ)上，再通過一定的轉(zhuǎn)變處理，繼而將其再送回到機(jī)械密封腔內(nèi)，以此實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備零泄漏的最終效果。與此同時，該密封技術(shù)不僅具有相對更為簡單的結(jié)構(gòu)、很強(qiáng)的適用性與便于維護(hù)的特點(diǎn)，而且對某些特殊的工作環(huán)境與條件，比如高溫、高壓以及高速等，其應(yīng)用價值將更為明顯。

2.4 組合式機(jī)械密封技術(shù)

該技術(shù)是將多種密封技術(shù)進(jìn)行整合而成的一種綜合性的新型機(jī)械密封技術(shù)，通常情況下其均可通過一定的技術(shù)處理繼而將各種機(jī)械密封技術(shù)的優(yōu)勢聯(lián)合在一起，并同時規(guī)避各自缺陷。從某種意義上來說，本密封技術(shù)有望成為未來機(jī)械密封技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。就具體的組合方式來看，目前最普遍的包括了接觸式結(jié)合非接觸的密封形式與接觸式結(jié)合接觸式的密封形式。

2.5 其他先進(jìn)機(jī)械密封技術(shù)

隨著當(dāng)前材料科學(xué)、工程科學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的共同發(fā)展與進(jìn)步，這也在很大程度上為機(jī)械密封技術(shù)的發(fā)展帶來了理論根基與發(fā)展契機(jī)，尤其是某些前沿技術(shù)與全新材料的高效應(yīng)用，機(jī)械密封技術(shù)理論也勢必將變得更加豐富。其中，比如更為嚴(yán)格意義上的零泄漏密封技術(shù)，該技術(shù)力求確保設(shè)備中所應(yīng)用到的工藝流體絕對無泄漏，該項(xiàng)技術(shù)中又多采用干運(yùn)轉(zhuǎn)的密封方法，同時還應(yīng)用到了諸如計(jì)量儀表、閥門、密封監(jiān)控裝置以及報警裝置等輔助設(shè)備。此外，又比如集裝箱式密封技術(shù)，該技術(shù)因其發(fā)明起源于運(yùn)輸集裝箱故得此名，在安裝之前，一般將靜止部件與可旋轉(zhuǎn)部件實(shí)施整體性安裝，經(jīng)完成試壓及其相關(guān)檢查滿意后再將其套裝進(jìn)集裝箱的內(nèi)軸，同時對其實(shí)施必要加緊固定，基于此，該密封技術(shù)是可以實(shí)施平面運(yùn)作的。

3 結(jié)束語

在石油化工行業(yè)內(nèi)，其絕大部分裝置與設(shè)備均需要進(jìn)行機(jī)械密封處理，并以此來防止工藝流體出現(xiàn)漏、跑、滴、冒等情況，繼而達(dá)到節(jié)約工業(yè)程度、降低環(huán)境污染以及提升運(yùn)作效率的目的，這也是當(dāng)代石油化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的根本需求?；诖耍咝C(jī)械密封技術(shù)的研發(fā)與運(yùn)用不僅可幫助石油化工企業(yè)獲得更為理想的工程效益，同時也可幫助其樹立起更為良好的環(huán)保與節(jié)能企業(yè)形象，進(jìn)而促進(jìn)我國石油化工企業(yè)的穩(wěn)定與快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張文平.機(jī)械密封的應(yīng)用探討[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010（2）：220-221.

[2]李磊.機(jī)械密封技術(shù)在化工行業(yè)中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2011（13）：109-110.

第4篇：機(jī)械密封原理與結(jié)構(gòu)范文

關(guān)鍵詞：聚醚裝置 離心泵 密封結(jié)構(gòu) 改進(jìn)設(shè)計(jì)

一、聚醚及其生產(chǎn)

1 、聚醚

聚醚，是聚醚多元醇（polyether polyol）的簡稱，是一種低聚物，其主鏈含有醚鍵（—R—O—R—），端基或側(cè)基含有大于2 個羥基（—OH），是由起始劑（一般是多元醇、多元胺或含活性氫基團(tuán)的化合物）與氧化烯烴在催化劑作用下發(fā)生開環(huán)聚合反應(yīng)生成。通常來說，多元醇起始劑有丙二醇、乙二醇等二元醇，甘油、三羥甲基丙烷等三元醇以及戊四醇、木糖醇、山梨醇、蔗糖等多元醇；多元胺起始劑有二乙胺、二乙烯三胺等。根據(jù)其實(shí)際所含活性原子數(shù)目的所燒可以制成不同官能度的聚醚多元醇。氧化烯烴作為其主要原料之一，一般采用的是環(huán)氧乙烷（EO）、環(huán)氧丙烷（PO）、環(huán)氧丁烷（BO），其中以環(huán)氧丙烷應(yīng)用最多。聚醚產(chǎn)量最大者為以甘油（丙三醇）作起始劑和環(huán)氧化物（一般是PO與EO并用），通過改變PO和EO的加料方式（混合加或分開加）、加量比、加料次序等條件，生產(chǎn)出各種通用的聚醚多元醇。聚醚主要被應(yīng)用于兩個方面，即硬質(zhì)泡沫用聚醚系列以及軟質(zhì)泡沫用聚醚系列，在其他方面如彈性體等也有一定的應(yīng)用。

2 、聚醚的性質(zhì)

聚醚多元醇的物理化學(xué)性能主要是由起始劑和氧化烯烴的類型及分子量來決定。起始劑活性氫的個數(shù)決定了聚醚的官能團(tuán)度，不同的起始劑合成的聚醚反應(yīng)活性相差很大，一般來說，分子量相差不大時，同時PO類型的聚醚，乙二胺、苯胺類作為起始劑的聚醚活性最高，季戊四醇、這糖類多元醇作為起始劑的聚醚活性也較高，乙二醇、丙二醇作起始劑的聚醚活性較低。同類型的聚醚，羥值越高，分子量越小，反應(yīng)活性越高，粘度越小。

大多數(shù)氧化烯烴類的聚醚都較多或全部選用PO來合成，但也有一些品種，現(xiàn)用PO和起始劑反映，而后用EO來封端，個別品種甚至全部使用EO來聚合。EO封端的聚醚通常比全為PO的聚醚活性高，親水性好，EO含量越高，這種趨勢越明顯。

3 、聚醚的生產(chǎn)工藝

聚醚的生產(chǎn)原料分為三類，分別是氧化烯烴、起始劑與催化劑。首先需要對原料進(jìn)行預(yù)處理，將起始劑與催化劑混合生成金屬烴氧化物，再經(jīng)真空脫水處理假如反應(yīng)釜中。在金屬烴氧化物進(jìn)入反應(yīng)釜前，需提前通入干燥氮?dú)猓饔糜卸?，其一空氣中的氧對聚合有阻聚作用，對聚醚有氧化作用，通入的干燥氮?dú)饪煞乐苟甙l(fā)生，其二，PO與EO的爆炸極限分別為2.8%~37%、3%~100%。此外，聚醚的合成過程是由起始劑與氧化烯烴在催化劑作用下發(fā)生開環(huán)聚合反應(yīng)，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此在反應(yīng)后需及時散出反應(yīng)熱。反應(yīng)完成后還需要進(jìn)行中和、吸附、脫水、過濾、精餾等處理。

二、聚醚裝置離心泵密封方式的設(shè)計(jì)使用現(xiàn)狀

在生產(chǎn)過程中，由于聚醚生產(chǎn)原料與產(chǎn)物中含有腐蝕性、易燃易爆、有毒等危險特性的物質(zhì)存在，其設(shè)備的安全性與密封性必須得到保障。在聚醚生成的反應(yīng)階段，離心泵作為輔助設(shè)備，幫助反應(yīng)的進(jìn)行，降低生產(chǎn)成本。由于資金、技術(shù)、原材料選擇等方面的差異，泵類的選擇也不盡相同。但是共同的選擇標(biāo)準(zhǔn)只有一個，即實(shí)現(xiàn)泵類的絕對密封。以下將具體介紹目前聚醚裝置中離心泵密封的相關(guān)情況。

現(xiàn)階段，聚醚裝置密封方式為單端面機(jī)械密封，由一對密封端面組成。此密封方式以軸向方式布置，具有兩個密封環(huán)，分別為動環(huán)與靜環(huán)。在其工作狀態(tài)下，為了保證密封性的穩(wěn)定，為了能使離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常，在兩個密封環(huán)之間需要加入液體薄膜。密封中用排出的物料填充滿，再循環(huán)液經(jīng)由離心泵的出口流向流量控制孔板，之后回到密封。在進(jìn)入密封室，密封室與機(jī)械密封端面相毗鄰，形成冷卻液后流經(jīng)密封，最終回到離心泵中。

目前單端面機(jī)械密封的密封方式被廣泛應(yīng)用于離心泵的密封中，但是其存在著明顯的缺陷，即單短面機(jī)械密封的密封度不夠，仍然存在泄漏，約5ml/h。由于聚醚生產(chǎn)過程中，介質(zhì)存在威脅性，泄漏量的存在不可避免的會造成設(shè)備污染和損壞，甚至是人身傷害和環(huán)境污染。因此，單端面機(jī)械密封的密封性不夠，使得聚醚生產(chǎn)存在安全隱患。

三、 機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1 、無沖洗水機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：采用集裝式設(shè)計(jì)，便于安裝。無需固定沖洗水管路，只需周期性沖洗。每隔七天或兩天以上停車前后，用水沖洗5 分鐘，沖洗水流量為10 L/min。動、靜環(huán)材料均采用SiC。設(shè)有集裝板和集裝槽，拆裝時不用測量壓縮量，方便、準(zhǔn)確。機(jī)械密封區(qū)域的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：脫硫系統(tǒng)中的漿液含有大量氣泡，氣泡容易在機(jī)械密封處聚集，破壞機(jī)械密封的膜。在葉輪上開有足夠的排氣孔，保證泵在正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下機(jī)械密封不會干磨擦。錐形機(jī)械密封室，腔體容積大，保證機(jī)械密封能夠充分的和冷卻?？杀苊獯蟮念w粒接觸機(jī)械密封。泵排水時容易泄空。

2 、 有沖洗水的機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：需固定沖洗水管路，分為單端面機(jī)械密封和雙端面機(jī)械密封。單端面機(jī)械密封與無沖洗水機(jī)械密封的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同。單端面有沖洗水機(jī)械密封又分為內(nèi)沖式和外沖式。

內(nèi)沖式：外部有一進(jìn)水口，從進(jìn)水口流入機(jī)械密封的水在摩擦副外圍形成清潔冷卻介質(zhì)并同漿液一同排出。沖洗水量為0.9 ～1.2m /h，沖洗水的壓力大于密封腔壓力的0.1 ～0.2MPa。［密封腔壓力＝（P +P ）/2 ］

外沖式：外部有一進(jìn)水口，一出水口。流入機(jī)械密封的水起冷卻、沖洗摩擦副背面的作用。沖洗水量為0.9 ～1.2m /h，沖洗水的壓力0.1 ～0.2 MPa。

3 、雙端面機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ：在泵啟動前，須先接通沖洗水，停泵3 ～5 分鐘后方可關(guān)閉沖洗水。（沖洗水的作用：一是封堵和平衡泵內(nèi)漿體的壓力，二是冷卻機(jī)械密封部件。當(dāng)泵進(jìn)口壓力P ≥0 時，沖洗水壓力P= ( P +P )， P 為泵出口壓力。動、靜環(huán)材料均采用SiC。有兩個外露管接頭，裝壓力表側(cè)為進(jìn)水口，另一側(cè)為出水口，沖洗水流量為泵流量的0.1-1%，泵輸送流量較大時取小值，流量較小時取大值，但最小沖洗水水量不低于1 m3/h。

四、聚醚裝置離心泵密封方式的優(yōu)化改進(jìn)方法

1 、改單端面機(jī)械密封為雙端面機(jī)械密封

雙端面機(jī)械密封原理與單端面機(jī)械密封基本相同，區(qū)別在于雙端面機(jī)械密封具有兩道密封端，若一級密封失效，二級密封仍然可以進(jìn)行，防止泄露發(fā)生。在工作時時，需要在兩對面端間引入一般高于介質(zhì)壓力0.05~0.15Pa的封液，以此改善端面間的及冷卻條件，同時可以將介質(zhì)與外界隔離，大大降低了戒指泄漏的可能性。此外，密封液還有著檢驗(yàn)一級密封是否失效的檢測作用。一般雙端面密封都需要外公密封液系統(tǒng)，向密封腔內(nèi)引入封液進(jìn)行堵封、和冷卻，且多為循環(huán)冷卻使用。

與單端面機(jī)械密封相比，雙端面機(jī)械密封的密封性能有了顯著提升，在聚醚生產(chǎn)過程中，保證了離心泵的密封性，降低生產(chǎn)危險。

2 、串聯(lián)式機(jī)械密封

串聯(lián)式機(jī)械密封是指由兩套或兩套以上同向布置的單端面機(jī)械密封所組成的機(jī)械密封。兩套密封眼同一方向布置，密封腔壓力逐級降低用于高壓場合。串聯(lián)式機(jī)械密封的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在兩方面。其一，密封腔數(shù)量變多由原本的一個變?yōu)閮蓚€。其二，密封腔內(nèi)壓力較小，其壓力遠(yuǎn)小于冷卻液壓力，因此密封腔內(nèi)的物質(zhì)不會進(jìn)入到冷卻液中造成事故的發(fā)生。串聯(lián)式機(jī)械密封方式的應(yīng)用除了防止介質(zhì)泄露，實(shí)際上也解決了介質(zhì)進(jìn)入冷卻液而造成的事故的問題。

五、結(jié)語

綜上所述，聚醚的生產(chǎn)在我國化工行業(yè)中占據(jù)著一定的地位，其生產(chǎn)工藝也隨著行業(yè)的推進(jìn)不斷被推敲。聚醚裝置中，離心泵作為其中必不可少的一項(xiàng)設(shè)備，其密封方式的改進(jìn)一直為行業(yè)關(guān)注。目前行業(yè)多采用的單端面機(jī)械密封方式存在著密封性的問題，無法做到零泄漏，這就為聚醚生產(chǎn)埋下了隱患。文章首先對聚醚及其相關(guān)性只加以簡要介紹，并對其生產(chǎn)工藝及流程加以闡述，以當(dāng)下我國聚醚生產(chǎn)為現(xiàn)實(shí)依據(jù)，分析聚醚裝置離心泵密封方式的運(yùn)作及其不足，并有針對性地提出優(yōu)化原理及方法，基于此旨在為我國未來聚醚裝置離心泵密封方式優(yōu)化與改進(jìn)提供相應(yīng)參考。

參考文獻(xiàn)

第5篇：機(jī)械密封原理與結(jié)構(gòu)范文

[關(guān)鍵詞]污水泵 填料密封 機(jī)械密封 改造

污水處理工程是環(huán)境保護(hù)的重要項(xiàng)目,而污水泵作為污水處理工程的主要配套設(shè)備被廣泛應(yīng)用于城市排污、礦山、冶金、電力以及石化等污水處理作業(yè),發(fā)展前景廣闊。污水泵產(chǎn)品除了要求技術(shù)性能好之外,密封是污水泵的關(guān)鍵,必須可靠性高,污水泵無故障運(yùn)行時間長。污水泵在工作中,密封一旦失效,外部介質(zhì)或油室中的油便會進(jìn)入電機(jī)腔,引起潛水電機(jī)缺相、短路、漏電、燒壞電機(jī),甚至影響人身安全。因此,為了進(jìn)一步提高污水泵使用的安全性、運(yùn)行可靠性以及提高污水泵無故障運(yùn)行時間,有必要對污水泵通常使用的機(jī)械密封進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,實(shí)行改進(jìn)。

一、常用的密封形式及不足

目前,污水泵產(chǎn)品常用的密封形式有兩種:填料密封和機(jī)械密封。填料密封,如圖1所示,是最古老的一種密封結(jié)構(gòu),發(fā)源于工業(yè)革命之前的傳統(tǒng)密封裝置,有著100年的材料工藝、劑系統(tǒng)和制造方法,并保持持續(xù)進(jìn)步,目前很多的應(yīng)用場合。經(jīng)分析,該軟填料密封結(jié)構(gòu)存在如下缺陷:

圖1 填料密封的結(jié)構(gòu)示意圖1.密封介質(zhì)含有的雜質(zhì)嚴(yán)重影響密封性能。雜質(zhì)進(jìn)入軟填料密封內(nèi)部,進(jìn)一步增大了填料密封和軸套之間的摩擦、磨損。雖然材料耐磨性較好,但是使用效果仍然不佳,泄漏頻繁。另外由于沒有采用封液對填料密封進(jìn)行冷卻,也加劇了填料與軸套之間的磨損。

2.工作狀態(tài)不穩(wěn)定需頻繁調(diào)整和更換填料。由于軟填料自身具有的粘彈特性,在工作狀態(tài)下會出現(xiàn)明顯的應(yīng)力松弛。為保持其正常的密封功能,需不斷地通過壓緊壓蓋來增大填料與軸的徑向接觸力,同時也增大了軟填料與軸的磨損,因此不得不經(jīng)常更換(或添加)填料,維修工作量和費(fèi)用大大增加。

3.磨損嚴(yán)重致使能耗量大。根據(jù)軟填料密封的工作機(jī)理,填料密封與軸(或軸套)之間必須保持較大的徑向接觸壓力以維持密封,因此填料和軸(或軸套)的摩擦、磨損都很嚴(yán)重,在密封很快失去工作能力的同時,造成相當(dāng)大的能耗浪費(fèi)。

機(jī)械密封具有摩擦功率損失小、壽命長、不泄漏等諸多優(yōu)點(diǎn),目前已在水泵上廣泛應(yīng)用。要把填料密封結(jié)構(gòu)的水泵改造成機(jī)械密封結(jié)構(gòu)需從設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和加工幾方面考慮。

文獻(xiàn)討論了污水泵工況時軟填料密封的失效原因,并提出了改進(jìn)的方案,有一定的借簽和實(shí)用價值;機(jī)械密封亦稱端面密封,其有一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面,該端面在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)械外彈力的作用下,依賴輔助密封的配合與另一端保持貼合,并相對滑動,從而防止流體泄漏。

污水泵中常用的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)有兩種形式:一種方案是在潛水污水泵的油室里安裝一套雙端面機(jī)械密封(見圖2);另一種方案是在污水泵油室里設(shè)置一套單端面機(jī)械密封,而另一套設(shè)置在泵腔,使用在所抽送的污水介質(zhì)中。

圖2 機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)示意圖

1―軸套;2―動環(huán)輔助密封圈;3―動環(huán);4―密封墊片;5―靜環(huán);6―靜環(huán)輔助密封圈圖機(jī)械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副,動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上,并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力,可使泵在不運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下,也保持端面貼合,保證密封介質(zhì)不外漏,并防止雜質(zhì)進(jìn)入密封端面。圖2所示為雙端面機(jī)械密封,水泵側(cè)與電機(jī)側(cè)兩道密封端面都是靠彈性構(gòu)件-彈簧和密封介質(zhì)的壓力在旋轉(zhuǎn)的動環(huán)和靜環(huán)的接觸表面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲壕o力,使這兩個密封端面緊密貼合,端面間維持一層極薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。其中水泵側(cè)密封端面與電機(jī)側(cè)密封端面結(jié)合處B,是密封點(diǎn),防止所抽介質(zhì)進(jìn)入油腔,防止油腔內(nèi)的油進(jìn)入電機(jī)腔;6為靜環(huán)與壓蓋端面之間密封點(diǎn), A處是動環(huán)與軸配合面之間的密封點(diǎn),C是箱體間的密封。

圖2中,A、B、C所示結(jié)構(gòu)機(jī)械密封最容易出現(xiàn)泄露現(xiàn)象,由于使用介質(zhì)的復(fù)雜性,易使抱軸橡膠老化,一旦出現(xiàn)老化就直接影響彈簧傳動而使得密封失效,同時,兩端面密封都得靠同一個彈簧產(chǎn)生壓力,若其中一邊端面接觸失效,整套密封也就失效。因此,這種機(jī)械密封一直存在失效快、返修率高的不足之處,直接影響到泵使用壽命。

機(jī)械密封在實(shí)際運(yùn)行中不是一個孤立的部件,它是與泵的其它零部件一起組合起來運(yùn)行的,同時通過其基本原理可以看出,機(jī)械密封的正常運(yùn)行是有條件的,例如:泵軸的竄量不能太大,否則摩擦副端面不能形成正常要求的比壓;機(jī)械密封處的泵軸不能有太大的撓度,否則端面比壓會不均勻等等。只有滿足類似這樣的外部條件,再加上良好的機(jī)械密封自身性能,才能達(dá)到理想的密封效果。

因此,在實(shí)際應(yīng)用中,以機(jī)械密封來代替填料密封的情況越來越多。

二、填料密封的機(jī)械密封改造

1.改裝方法

污水泵填料筒的徑向尺寸和軸向尺寸較小,影響了機(jī)械密封的安裝。在滿足強(qiáng)度的情況下,將填料筒的內(nèi)徑相應(yīng)地擴(kuò)大;若有軸套,可將軸套的外徑相應(yīng)地縮小或?qū)⑤S套拆除。

2.主要尺寸確定

(1)確定傳動套或彈簧座在軸套上的位置。如圖3所示。為了防止傳動套或彈簧座同填料內(nèi)套端面碰,把安裝機(jī)械密封的起點(diǎn)尺寸定為[H-K=5～15mm]。

(2)確定軸套總長度。軸套的總長度一般比原來的總長度稍稍長一點(diǎn)。因?yàn)榭紤]到軸套尾端部分要伸出密封壓蓋5～10mm左右,以利于安裝方便。尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)的密封壓蓋厚度而定。

(3)確定傳動套或彈簧座在軸套上的定位尺寸D:D=L-[H-K-(5-10)+l]。

圖3 填料箱結(jié)構(gòu)尺寸簡圖

1.填料箱平面 2.填料箱殼體 3.填料內(nèi)套 4.軸套 5.軸 6.密封圈 E.內(nèi)套端面 H.填料箱深度 L.套筒長度

(4)軸套與軸的密封。軸套與的形圈軸的密封可采用聚四氟乙烯車制成直徑為3mm的O形圈來進(jìn)行密封。安裝機(jī)械密封的軸套,要求具有良好的抗腐蝕性和耐磨性,對于放置動環(huán)密封圈的軸套表面要求鍍鉻處理,表面粗糙度為0.8。

(5)密封壓蓋結(jié)構(gòu)尺寸的確定。機(jī)械密封的靜環(huán)裝在壓蓋上。壓蓋上安裝靜環(huán)的各種配合尺寸均按靜環(huán)的幾何尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)可參照機(jī)械密封有關(guān)資料。

3.改造技術(shù)要求

(1)安裝機(jī)械密封部位的軸或套。軸或套的徑向跳動0.04～0.06mm;表面粗糙度不低于0.8,軸或套外徑尺寸公差為h7;密封軸套端部必須做倒角并修光滑。

(2)密封壓蓋。密封壓蓋應(yīng)有足夠的厚度,防止在液體壓力作用下產(chǎn)生變形;密封壓蓋固定螺栓不少于3個;與靜環(huán)密封圈接觸部位的表面粗糙度不低1.6,其接觸面對軸中心線跳動允差±0.04mm;安裝靜環(huán)密封圈的端部必須做倒角并修光滑。

(3)轉(zhuǎn)子。瞬時軸向竄動量不超過±0.15mm;軸向游動量不超過±0.1mm軸振動量不超過±0.05mm。

(4)密封腔。密封腔與密封壓蓋配合的止口跳動允差為0.04～0.08mm;密封腔與密封壓蓋配合的端面跳動允差為 0.06～0.08mm。

三、機(jī)械密封結(jié)構(gòu)改造

將圖2中C處密封面是機(jī)械密封最容易發(fā)生泄露處,而錐面機(jī)械密封特別適合于含有固體懸濁物的泵送設(shè)備,因此將C處改為錐面密封,如圖4所示。靜環(huán)材料為填充聚四氟乙烯,動環(huán)材料為不銹鋼,錐面噴涂碳化鎢。其主要特點(diǎn)為:

1.錐面機(jī)械密封的動環(huán)為一錐環(huán),其半錐角為α;靜環(huán)的內(nèi)徑R1為定值,隨著靜環(huán)的磨損接觸母線長度T增長,靜環(huán)的外徑R2也隨之增大,R2=R1+2T sinα。

2.密封接觸面母線長度很短(穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)初期為0.3～0.5mm),因此接觸端面內(nèi)外溫差小,溫升低,降低了粘著磨損的程度。靜環(huán)具有較大的抗壓截面,壓力變形小。

3.密封套和動環(huán)都具有一定的浮動性,可使密封面始終保持良好的接觸狀態(tài),介質(zhì)中的懸浮顆粒不易進(jìn)入密封面。

4.介質(zhì)泄漏方向與其離心力方向成一定角度,對減少泄漏有利。

錐面機(jī)械密封的密封比壓計(jì)算為:

pc=ps+p1(G-λ)在上式中:pc―密封比壓,MPa;ps―彈簧比壓,MPa;p1―介質(zhì)壓力,MPa;G―載荷系數(shù);λ―反壓系數(shù)(可根據(jù)文獻(xiàn)中[5]推薦值選取)。

在設(shè)計(jì)中注意G與接觸母線T的關(guān)系,當(dāng)錐面機(jī)械密封的靜環(huán)磨損后,接觸母線長度T不斷增加,使得載荷系數(shù)G不斷減小。圖5所示為接觸母線長度T與載荷系數(shù)G的關(guān)系曲線,運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,靜環(huán)磨損和G值降低所造成的卸載,使密封比壓pc降低。由此而產(chǎn)生泄漏時,必須通過調(diào)節(jié)彈簧壓縮量(彈簧加載)來維持足夠的密封比壓。

機(jī)械密封在運(yùn)轉(zhuǎn)中,彈簧一般不再進(jìn)行調(diào)整。彈簧在錐面機(jī)械密封中起著補(bǔ)償密封環(huán)磨損卸載和G值降低卸載雙重作用,設(shè)計(jì)中正確確定彈簧比壓是保證密封性能和使用壽命的重要一環(huán)。

四、結(jié)束語

改造后的密封結(jié)構(gòu),密封可靠,泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中基本不漏,調(diào)節(jié)維護(hù)方便。提高了密封性能,延長了運(yùn)行周期,節(jié)省了檢修費(fèi)用。經(jīng)過上述改造之后的污水泵運(yùn)行良好,延長了設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行時間。

參考文獻(xiàn):

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[2] 趙丹峰.污水泵用軟填料密封改造[J]. 化工機(jī)械, 2008,35(4):244-245.

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第6篇：機(jī)械密封原理與結(jié)構(gòu)范文

關(guān)鍵詞：泵用機(jī)械密封；機(jī)械密封；泵機(jī)組產(chǎn)品

中圖分類號：THl36文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2009）06-0054-02

我分廠的泵的類型大致有以下幾種：真空泵、離心泵，我分廠的離心泵都是單級單吸離心泵，機(jī)械密封多為單端面機(jī)械密封，人們在分析機(jī)械封泄漏原因時，習(xí)慣在機(jī)械封自身方面查找原因，比如：它的選型是否合適，材料選擇是否正確，密封面的比壓是否正確。摩擦副的選擇是否合理，端蓋與軸是否垂直等等，而很少在機(jī)械密封的外部條件方面去查找原因，其實(shí)機(jī)械密封的外因也挺重要的，比如：泵給機(jī)械密封創(chuàng)造的條件是否合適，輔助系統(tǒng)的配置是否合適等。

一、機(jī)械密封的原理及要求

機(jī)械密封系指兩塊密封元件在其垂直于軸線的光潔而平直的表面上相互貼合，并作相對轉(zhuǎn)動而構(gòu)成的密封裝置，他通常由靜環(huán)、動環(huán)、彈簧加荷裝置（包括推環(huán)，彈簧盒）輔助密封圈（動環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈）等元件組成，防轉(zhuǎn)套里面的防轉(zhuǎn)銷固定在外壓蓋上，以防止靜環(huán)轉(zhuǎn)動。其中動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副，動環(huán)靠密封室內(nèi)液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達(dá)到密封的，因此從結(jié)構(gòu)來看，機(jī)械密封主要是將其極易泄漏的軸向密封，改變?yōu)椴灰仔孤┑亩嗣婷芊?，機(jī)械密封在實(shí)際運(yùn)行過程中，不是一個單獨(dú)的部件，它是與其他的零部件一起組合起來運(yùn)行的，同時通過其基本原理可以看出，機(jī)械密封的正常運(yùn)行必須具備以下條件：（1）泵軸的竄量不能太大；（2）機(jī)械密封處的泵軸撓度要小，只有滿足類似這樣的外因，再加上良好的機(jī)械密封自身性能，才能達(dá)到理想的密封效果。

二、影響泵用機(jī)械密封的外部原因

（一）泵軸的軸向竄量

機(jī)械密封的密封面要有一定的比壓（0.4～0.6MPa），從而達(dá)到密封的目的，兩端面的緊密緊密程度可以通過彈簧調(diào)節(jié)。為了保證這個比壓，要求泵軸不能有太大的竄量 （≤0.5mm），但在實(shí)際生產(chǎn)中，往往泵軸產(chǎn)生很大的竄量。對機(jī)械密封的使用非常不利的，這種情況在我分廠表現(xiàn)在泵啟動過程中，由于不平衡軸向力的存在，使整個軸發(fā)生向吸入口的竄動，造成機(jī)械密封失去密封作用，常用的措施有：葉輪上開平衡孔，泵體上裝平衡管等。

（二）泵軸的撓度偏大

軸彎曲變形時橫截面形心沿與軸線垂直方向的線位移稱為撓度，機(jī)械密封要求兩個密封端面之間受力均勻。但由于泵產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不合理，在機(jī)械密封安裝處產(chǎn)生的撓度偏大，使密封處受力不均勻，從而失去密封效果。這種現(xiàn)象大多存在臥式多級離心泵中。

（三）沒有輔助沖洗系統(tǒng)或輔助沖洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理

機(jī)械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的，它可以有效的保護(hù)密封面，起到冷卻、、沖走雜物等作用。有時設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)不合理，達(dá)不到密封效果；有的設(shè)計(jì)了輔助系統(tǒng)，但由于沖洗液中有雜質(zhì)，沖洗液的流量、壓力不夠，沖洗口位置設(shè)計(jì)不合理等原因，也同樣達(dá)不到效果。常用的措施有：

1．在條件允許的情況下，盡量設(shè)計(jì)輔助沖洗系統(tǒng)。沖洗壓力一般要求高于密封腔壓力0.107~0.11MPa，密封腔壓力要根據(jù)每種泵的結(jié)構(gòu)形式、系統(tǒng)壓力等因素來計(jì)算。軸封腔壓力很高或者壓力幾乎接近該密封使用最高極限時，也可由密封腔引液體至低壓區(qū)，使軸封液體流動以帶走摩擦熱。推薦的沖洗量見表1：

2．根據(jù)每種泵的操作條件，合理地配置管路和附件。如冷卻器、孔板、過濾器、閥門、流量指示器、壓力表、溫度等。實(shí)際上密封的可靠性和壽命，在很大程度上取決于密封輔助系統(tǒng)的配置，另外泵軸、軸套、泵體、密封腔體的加工精度不夠等原因的存在對機(jī)械密封的密封效果也是很不利的，在這些方面應(yīng)該做到嚴(yán)格把關(guān)。

（四）振動偏大及消除措施

機(jī)械密封振動偏大往往不是機(jī)械密封自身的原因，而是泵軸設(shè)計(jì)不合理、加工精度不夠、靠背輪的平行度偏大、徑向力大等原因，消除泵振動措施有：泵、電機(jī)、底座、現(xiàn)場管路等輔助設(shè)備在現(xiàn)場安裝時，要嚴(yán)格把關(guān)，消除振動源。

（五）泵氣蝕的原因及改進(jìn)措施

離心泵葉輪入口處是泵內(nèi)壓力最小的地方，當(dāng)此處的壓力等于或低于工作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓1pt時，液體就會沸騰汽化，產(chǎn)生大量氣泡。同時原來溶于液體中的氣泡也將析出。這些汽跑隨液體流到葉輪內(nèi)壓力較高處汽泡重又凝結(jié)。在凝結(jié)過程中，由于體積急劇縮小，四周的液體以極大的速度沖向整個凝結(jié)空間，使泵內(nèi)造成沖擊振動和噪音。在壓力很大、頻率很高的液體質(zhì)點(diǎn)連續(xù)沖擊下，金屬表面逐漸因疲勞而破壞，這種破壞稱為剝蝕。同時溶于液體中的氧等活潑氣體也使金屬產(chǎn)生腐蝕。由于化學(xué)腐蝕與機(jī)械剝蝕的共同作用，加快了金屬損壞的速度，從而使葉輪受到破壞，這就是汽蝕破壞，這種由于液體的汽化和凝結(jié)而產(chǎn)生的沖擊現(xiàn)象就稱為氣蝕現(xiàn)象。消除泵進(jìn)口氣蝕的措施有以下幾點(diǎn)：

1．提高泵的氣蝕性能水平，滿足現(xiàn)場裝置的氣蝕性能的要求。

2．泵應(yīng)當(dāng)在低于允許吸液高度下操作，以保證整個裝置安全可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)。

3．采用抗氣蝕材料制造葉輪，如：2Cr13、稀土合金鑄鐵、高鎳鉻合金材料等，比普通鑄鐵的抗氣蝕能力要好得多。

三、結(jié)語

在分析泵用機(jī)械密封泄漏時，不僅要考慮機(jī)械密封的內(nèi)因，而且要考慮機(jī)械密封的外因。在實(shí)際工作中要注意以下幾個問題：

1．使用正規(guī)廠家生產(chǎn)的泵，因?yàn)檎?guī)廠家生產(chǎn)的泵完全按照泵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來制造的，在使用材料上不會偷工減料，有一定的保質(zhì)期。

2．維修工應(yīng)增加對機(jī)械密封輔助系統(tǒng)的重要作用和認(rèn)識，盡可能配備完善的機(jī)械密封輔助系統(tǒng)，以提高密封效果。

第7篇：機(jī)械密封原理與結(jié)構(gòu)范文

[關(guān)鍵詞]機(jī)械+浮環(huán)的組合式密封；改造；應(yīng)用

中圖分類號：TE248 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）41-0265-02

前言

氨壓機(jī)（A-GC602）是中國石化九江分公司化肥合成氨裝置的關(guān)鍵設(shè)備，是透平驅(qū)動的多級離心壓縮機(jī)，其操作參數(shù)如下：

1、低壓缸（型號7H-7S）：

入口壓力：0.098MPa（A）出口壓力：0.244MPa（A）

入口溫度：-33.3℃出口溫度：36.7℃

介質(zhì)：氨分子量：17

工作轉(zhuǎn)速：8556r/min最大連續(xù)轉(zhuǎn)速：8984r/min

2、高壓缸（型號7H-5）：

入口壓力：0.244MPa（A）出口壓力：1.726MPa（A）

入口溫度：10.4℃出口溫度：128.8℃

介質(zhì)：氨分子量：17

工作轉(zhuǎn)速：8556r/min最大連續(xù)轉(zhuǎn)速：8984r/mi

原來機(jī)組采用的浮環(huán)密封，其內(nèi)泄漏較大，停車時密封作用很差。不僅對機(jī)組運(yùn)行有很大影響，也不符合現(xiàn)代企業(yè)對環(huán)保及節(jié)能降耗的要求，因此這就需要我們在密封上加以改進(jìn)。

一、工作原理

1、機(jī)械密封

所謂機(jī)械密封是指一種靠介質(zhì)壓力對靜環(huán)的壓緊和動環(huán)端面密封副對彈性元件的預(yù)緊來達(dá)到密封效果的裝置，具有性能穩(wěn)定、密封效果好，內(nèi)泄漏低而且對軸無磨損的特點(diǎn)。在國內(nèi)已經(jīng)有近四十年的歷史，在機(jī)泵的軸封中已得到了廣泛的應(yīng)用。

1）泄漏量少

在主密封的表面粗糙度、平直度、材料耐磨性達(dá)到要求的基礎(chǔ)上，機(jī)械密封的泄漏量就很少。

2）運(yùn)轉(zhuǎn)中不用調(diào)整

由于機(jī)械密封靠彈簧力和介質(zhì)壓力使摩擦副貼合，在運(yùn)轉(zhuǎn)中自動保持接觸，裝配后就不用調(diào)整壓緊。

3）使用壽命長

在機(jī)械密封中，主要磨損部分是密封摩擦副端面。因?yàn)槊芊舛嗣娴哪p量在正常工況下，一般設(shè)計(jì)使用壽命為3年。

4）使用P比V值高

機(jī)械密封可以采用非平衡型密封、平衡型密封、流體靜壓型密封、流體動壓型密封及多級組合式密封，使P比V值達(dá)到很高，現(xiàn)已可達(dá)到1000MPa?（m/s），隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和材料技術(shù)的提高，而且P比V值還在不斷提高。

2、浮環(huán)密封

浮環(huán)密封的工作原理是，密封油從內(nèi)外環(huán)之間注入，注入的密封油壓力比氣體介質(zhì)高0.04～0.06MPa.當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時，由于浮環(huán)只能浮動不能轉(zhuǎn)動，根據(jù)滑動軸承工作原理，在偏心圓柱間將形成油膜，產(chǎn)生流體壓力將浮環(huán)托起，密封油通過浮環(huán)與軸之間很小的間隙，沿軸向左右流動，分別限制內(nèi)泄漏和外泄漏。內(nèi)浮環(huán)壓差小，通常間隙也較外浮環(huán)小些，故內(nèi)泄漏遠(yuǎn)比外泄漏小。流向氣體介質(zhì)側(cè)的回油形成油氣混和物，先進(jìn)入油氣分離器分離，再經(jīng)脫氣槽脫出腐蝕性氣體，剩下的密封油流回油箱。流向大氣側(cè)的密封油沒有同工藝介質(zhì)接觸，因此可以通過回油管直接返回油箱，浮環(huán)密封產(chǎn)生的熱量也主要靠這部分回油帶走。

浮環(huán)密封屬于液體節(jié)流式非接觸密封。雖可用于高速高壓條件，但其內(nèi)泄漏通常較大，停車時密封作用更差。

二、機(jī)械+浮環(huán)密封的主要結(jié)構(gòu)說明

改造后的機(jī)械+浮環(huán)的組合式密封結(jié)構(gòu)見圖2。即將原工藝介質(zhì)氣體側(cè)的浮環(huán)密封改造為機(jī)械密封；在大氣側(cè)仍然采用浮環(huán)密封。

1、在工藝介質(zhì)氣體側(cè)采用機(jī)械接觸密封

機(jī)械密封的特點(diǎn)是泄漏量小，壽命長。在工藝介質(zhì)側(cè)壓差較低，適合采用非平衡型機(jī)械密封。為了保證壓縮機(jī)密封有良好的密封性能和較長的使用壽命，組合密封在靠近介質(zhì)側(cè)采用機(jī)械密封，通過對密封油的壓力比介質(zhì)氣體壓力高0.25～0.35MPa，控制并確保了密封工作的可靠性，減少了密封油對氣體介質(zhì)的污染。

2、在大氣側(cè)采用浮環(huán)密封

如密封油壓力較低，大氣側(cè)密封也可采用機(jī)械密封，雙端面機(jī)械密封可保證較少的外漏量，減少了密封油泵負(fù)荷，降低了功耗，提高了系統(tǒng)的效率。但機(jī)械密封封油系統(tǒng)循環(huán)需要形成一個回路，端蓋上只有一個封油孔，沒有回油孔，機(jī)械密封工作時產(chǎn)生的熱量不能及時帶走，會造成密封端面溫度過高，影響機(jī)械密封正常工作。若在端蓋上鉆孔，則改變了機(jī)組本身的結(jié)構(gòu)，這對于改造則是不允許的，一旦改造不成功，則可能難以恢復(fù)原來的狀況。而浮環(huán)密封只需要一個封油孔，浮環(huán)間隙會產(chǎn)生泄漏，較大的泄漏量帶走了密封高速運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的熱量，確保密封穩(wěn)定可靠工作。雖然浮環(huán)密封的泄漏量較大，但它作為外泄漏未被污染，泄漏出的油可通過系統(tǒng)收集回流至油箱循環(huán)使用。機(jī)械密封所能承受的壓差有限，而浮環(huán)密封具有耐壓高的特點(diǎn)，所以當(dāng)密封油壓力較高時，在大氣側(cè)仍采用浮環(huán)密封，這樣既節(jié)省了改造成本，又能保證正常的安裝使用。針對該機(jī)組，浮環(huán)密封采用了在浮動環(huán)內(nèi)表面帶螺旋槽泵送效應(yīng)的結(jié)構(gòu)型式。

三、設(shè)計(jì)計(jì)算

1、機(jī)械密封P比V值計(jì)算

端面比壓：P比=P彈+ΔP介（K-λ）；磨擦副平均線速度V=πn（D2+D1）/120：

P彈=F彈/A；K=（D22-D02）/（D22-D12）；A=π（D22-D12）/4；D2---磨擦副外徑152.5mm；D1--磨擦副內(nèi)徑147.5mm；D0--平衡直徑150mm；A--端面面積；F彈--彈簧力；ΔP介--密封承受的壓差；λ--反壓系數(shù)；K--載荷系數(shù)；n--軸的轉(zhuǎn)速8556r/min；計(jì)算得到P比=0.24Mpa；V=67.2m/s；P比V=6.1Mpa.m/s.

由計(jì)算得知：P比在0.15～0.25MPa之間，符合高速密封比壓的設(shè)計(jì)規(guī)范，既保證了密封的低泄漏量，又降低了密封表面的摩擦功耗及磨損。

2、機(jī)封及浮環(huán)的發(fā)熱量

機(jī)封端面發(fā)熱量Q1=fP比VA

浮環(huán)的發(fā)熱量Q2=102N+0.102ΔP封M

摩擦功率N=1.72x10-5d3n2Lμ/δ

其中：f--摩擦系數(shù)0.2～0.3；ΔP封―浮環(huán)承受的壓差；M--封液的流量；d--浮環(huán)處的軸徑；L--浮環(huán)的節(jié)流長度；μ--封液的粘度；δ--浮環(huán)的直徑間隙；P比V，A同前。

由于機(jī)封的攪動熱和振動熱比較復(fù)雜，故在此不計(jì)算而是在計(jì)算機(jī)封端面發(fā)熱量時把摩擦系數(shù)取的大一些，加以修正。

3、浮環(huán)處的封液流量計(jì)算

此組合密封的浮環(huán)帶有螺旋槽，而且起的作用是正輸作用。故浮環(huán)處的封液流量由三部分組成：

泵送流量：M1=（πdK1+sinβcosβhUt）/2

K1=a/（a+b）

沿螺旋槽的泄漏量及超過螺旋槽的泄漏量：M2=πdε3ΔP封cos2β{1+K1（K1-1）K22tan2β}/12μL（K1-1）

K2=1+h/ε

其中：Ut--螺紋周速；β--螺旋角；a--槽寬；h--齒高；b--齒寬；μ，L同前。

因?yàn)榉庖夯赜褪峭ㄟ^浮環(huán)的間隙完成的故：M=M1+M2

而封液的流動也將機(jī)封和浮環(huán)產(chǎn)生的熱量帶走，保持一種熱量平衡。故

Q1+Q2=ρcΔtM

ρ--封液的密度

c--封液的比熱

Δt--封液的溫升

這樣就可以發(fā)現(xiàn)：機(jī)械密封和浮環(huán)的結(jié)構(gòu)一經(jīng)確定，那么發(fā)熱量就會恒定，如果我們要求封液的溫升為15度，封液的流量就可以確定，進(jìn)而就可以確定浮環(huán)的間隙。

經(jīng)過計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，得出結(jié)論當(dāng)浮環(huán)直徑間隙為0.28～0.32mm效果最佳。

4、摩擦工況及機(jī)械密封端泄漏量

判斷密封運(yùn)行時的摩擦工況：G=μbV/W（μ--封液的粘度22cst；V--磨擦副平均線速度67.2m/s；b--磨擦副端面寬度2.5mm；W--磨擦副端面承受的軸向載荷282.7N）得：G=12.6×10-6

當(dāng)G>1×10-6時，密封工作在全液工況下。

全液工況下，密封端面的泄漏量為：Q=cπDΔP（μbV3/P3比）1/2ml/min

其中（c--流通系數(shù)0.003；b--摩擦副端面寬度2.5mm；D--端面平均直徑150mm；V--磨擦副平均線速度67.2m/s；ΔP--密封油氣壓差0.25MPa；P比--密封端面比壓0.24Mpa；μ--封液的粘度22cst）

計(jì)算可得：Q=0.09ml/min

由于工廠的運(yùn)行工況與試驗(yàn)臺的條件之間存在差異，實(shí)際泄漏量與理論值會產(chǎn)生偏差。

5、密封功率消耗

整個組合密封消耗的功率由端面磨擦功率，動環(huán)攪拌功率，以及浮環(huán)摩擦功率組成。

端面摩擦功率：N1=πμDmbP比V/8556

攪拌功率：N2=4.07x10-5ρπ-5n-5D-5

浮環(huán)摩擦功率：N3=1.72x10-5D3nn2Lμ/ρδ

（P比--密封端面比壓；μ--封液的粘度；V--磨擦副平均線速度；b--摩擦副端面寬度；δ--浮環(huán)的直徑間隙；L--浮環(huán)的節(jié)流長度；n--軸的轉(zhuǎn)速；D--動環(huán)外徑；Dm--摩擦副平均直徑；Dn--浮環(huán)內(nèi)徑；ρ--封油密度）帶入數(shù)據(jù)得出：N1=3.4kW；N2=0.42kW；N3=7.35kW。

這組合密封的功耗為：N=N1+N2+N3=11.17kW

四、改造前后運(yùn)行情況總結(jié)

1、改造前運(yùn)行情況

該機(jī)組原采用的浮環(huán)密封屬于非接觸式密封，相對于接觸式機(jī)械密封其泄漏量偏大。為減小其內(nèi)漏量，通常其油氣壓差一般為0.05MPa左右。在此壓差下機(jī)組內(nèi)泄漏量為30～40升/天，內(nèi)漏的過多酸油使油氣分離器的負(fù)荷較重。特別在環(huán)境溫度較低時，油氣分離器需用蒸汽加溫進(jìn)行油氣分離，脫氣槽平均2～3天排放一次酸油，造成現(xiàn)場衛(wèi)生狀況十分差。而且，過低的油氣壓差使密封的可靠性下降，壓力的波動容易造成報警甚至停車。

2、改造后運(yùn)行情況

改造后的密封及密封系統(tǒng)于2005年12月底檢修期間順利安裝完成，并于2006年1月一次試車成功，達(dá)到了良好的密封效果，且運(yùn)行非常穩(wěn)定。將其改造為機(jī)械密封后，將油氣壓差增加至0.25MPa以上。在增加了可靠性的同時，又給密封提供了良好的條件，便于自控系統(tǒng)監(jiān)控，使密封更趨于安全可靠。從目前運(yùn)行情況來看，該密封內(nèi)泄漏量很小，僅不到20ml/h，油氣分離器負(fù)荷小，脫氣槽平均2～3個月才排放一次酸油。

五、結(jié)論

機(jī)械+浮環(huán)的組合式密封在氨壓機(jī)（A-GC602）上的改造設(shè)計(jì)在理論上是合理的，在實(shí)際使用上是成功的，從根本上解決了因油質(zhì)污染引發(fā)的各類故障，使得機(jī)組的運(yùn)行可靠性得到了很大的提高，達(dá)到了預(yù)期的應(yīng)用效果，同時大大降低了維修費(fèi)用，減輕了檢修人員的勞動強(qiáng)度，保證了機(jī)組的安全、穩(wěn)定、長期、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

第8篇：機(jī)械密封原理與結(jié)構(gòu)范文

關(guān)鍵詞：化工 機(jī)械 密封失效 原因 維護(hù)措施

機(jī)械密封是一種端面密封裝置，它主要用于阻止工作流體沿著轉(zhuǎn)軸泄露。機(jī)械密封的主要構(gòu)成元件有彈性元件、動環(huán)元件、傳動元件、輔助密封圈、靜環(huán)元件等，具有使用周期長、摩擦功耗低、密封可靠、泄露量小、軸套磨損小等優(yōu)勢，而被廣泛的應(yīng)用于壓縮機(jī)、泵、反應(yīng)釜等旋轉(zhuǎn)設(shè)備中，其市場占有率相當(dāng)高，70℅的工業(yè)生產(chǎn)用泵，都選用機(jī)械密封。

具備優(yōu)良的使用性能，是機(jī)械密封得以在生產(chǎn)設(shè)備中平穩(wěn)運(yùn)行、長期使用的必然前提和基礎(chǔ)。 在實(shí)際的運(yùn)用過程中，機(jī)械密封技術(shù)不斷的改革和創(chuàng)新，達(dá)到了日臻完善和成熟的水準(zhǔn)。

盡管機(jī)械密封技術(shù)已經(jīng)得到了很大的提升與廣泛的運(yùn)用，但是，據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，每年因機(jī)械密封所引起的故障，在全部的機(jī)器故障中，仍然占有40℅的高比例，機(jī)械密封運(yùn)行狀況的好壞，直接決定了裝備的正常運(yùn)行狀況。文章就引起機(jī)械密封失效的原因展開論述，并提出一定的解決措施。

一、機(jī)械密封的內(nèi)涵

機(jī)械密封，又可以被稱之為端面密封。它有著一對以上的與旋轉(zhuǎn)軸相垂直的端面，這些端面在各種力的共同作用下，如流體壓力、機(jī)械補(bǔ)償外彈力、輔助密封等，相互之間始終保持著滑動與貼合的狀態(tài)，進(jìn)而有效的防止了流體的外泄。不同的兩個端面之間，會產(chǎn)生出微小的間隙，當(dāng)在一定壓力作用下產(chǎn)生的介質(zhì)經(jīng)過這條間隙的時候，會產(chǎn)生出極薄的液膜，形成阻力，防止介質(zhì)的外泄；同時，液膜具有效果，使得機(jī)械密封作用長期有效。

通過長期的生產(chǎn)實(shí)踐和研究，對于機(jī)械密封的工作原理和組織結(jié)構(gòu)等都有了較為詳盡的調(diào)查研究報告，得出了影響機(jī)械機(jī)械效果的相關(guān)因素，主要與壓力、溫度和密封介質(zhì)有著很大的關(guān)系，因而，下文圍繞著機(jī)械密封失效的原因展開敘述。

二、機(jī)械密封失效的原因及其應(yīng)對之策

1.壓力過大引起機(jī)械密封失效及其應(yīng)對之策

由于密封腔內(nèi)的壓力增大，會導(dǎo)致機(jī)械密封失效。當(dāng)密封腔內(nèi)的壓力達(dá)到了3Mpa以上時，密封端面的比壓過大，難以形成有效的液膜，失去了作用的密封端面很容易發(fā)生磨損變形，增加發(fā)熱量，進(jìn)而，所引起的高溫效果，加速密封元件的變形速度， 引發(fā)摩擦副環(huán)發(fā)生破裂、變形。

針對壓力過大引起的機(jī)械密封失效現(xiàn)象，可以采用以下應(yīng)對之策：

1.1選擇使用高Pv值的摩擦副材料，以減少端面的摩擦；

1.2采用較為可靠的傳動方式，由于鍵、銷等的傳動傳速低、承載力大，不易引起密封組件的振動，因而，可以將其納入首選之列。

1.3選擇使用具有平衡性的機(jī)械密封，以降低介質(zhì)作用于密封端面上的壓力荷載系數(shù)，減少端面摩擦，最好使介質(zhì)壓力保持在0.7Mpa以下。

2.高溫引起的機(jī)械密封失效及其應(yīng)對之策

當(dāng)溫度超過了150℃，會發(fā)生高溫性質(zhì)的機(jī)械密封失效。由于高溫，端面摩擦熱量不能快速、及時的帶走，引起了干摩擦，密封環(huán)摩擦副產(chǎn)生發(fā)熱、變形。

在對于設(shè)備進(jìn)行檢修的時候，會經(jīng)常發(fā)現(xiàn)貫穿于整個徑向端面的微溝、裂紋，特別是脆性材料及具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)的情況下，更容易出現(xiàn)端面熱裂。

端面熱裂是由于密封端面在發(fā)生回轉(zhuǎn)時，制造出大量的摩擦熱，引起表面不平整，增大了端面磨損的概率。一般情況下，熱裂是徑向分布的，這種分布形式會增大泄露面積，打破端面間的壓力均衡分布狀況，增大了端面泄露，針對這種情況，可以采用如下應(yīng)對之策：

2.1采用高溫耐磨的密封材料，以提高機(jī)械密封的效果。當(dāng)溫度達(dá)到了200℃以上時，會引起薄弱環(huán)節(jié)的的輔助密封圈發(fā)生變形，此時要采用聚四氟乙烯等有機(jī)材料。

2.2使用金屬波紋管機(jī)械密封。金屬波紋管的材料，耐腐蝕和耐熱性能優(yōu)良、使用范圍廣泛、在軸上沒有相對滑動， 對于軸的磨損小。

2.3要及時的疏散密封腔內(nèi)的熱量，安裝相應(yīng)的冷卻裝置，以降低溫度。

2.4及時沖洗，以降低密封腔的溫度；能夠相互組裝搭配的構(gòu)件之間，要盡可能選用具有相似或相近的熱膨脹系數(shù)的材料，以減少由于熱膨脹系數(shù)不均勻而引起的端面熱裂分布不平衡。

3.介質(zhì)所引起的機(jī)械密封失效及其應(yīng)對之策

密封介質(zhì)的質(zhì)量和純度，對于機(jī)械密封具有很大的影響。若密封介質(zhì)中含有雜質(zhì)、顆粒等微小物質(zhì)，當(dāng)這些雜質(zhì)進(jìn)入到機(jī)械密封中后，會對密封端面和液膜產(chǎn)生出較大的影響，嚴(yán)重劃傷密封端面、破壞液膜的連續(xù)性，縮減機(jī)械密封的使用期限。例如，當(dāng)雜質(zhì)沉積在彈簧上時，就會嚴(yán)重制約彈簧的性能，阻礙其效果的發(fā)揮；當(dāng)雜質(zhì)停留在密封圈、 補(bǔ)償環(huán)上時，就會制約到補(bǔ)償環(huán)浮動作用的發(fā)揮，

因而，當(dāng)介質(zhì)中含有顆粒、雜質(zhì)時，可以采用以下應(yīng)對之策：

3.1為防止泄露顆粒在輔助密封圈處沉積，可以采用波紋管等結(jié)構(gòu)，避免補(bǔ)償環(huán)發(fā)生軸向浮動；

3.2為達(dá)到有效的防止雜質(zhì)進(jìn)入到密封腔內(nèi)的目的，可以將過濾器、旋液分離器安裝在機(jī)械密封的入口處，以達(dá)到阻止雜質(zhì)進(jìn)入的目的；

3.3選用碳化鎢等具有高度耐磨性能的材料，選用碳化硅合金等硬對硬摩擦副組合；

3.4使得機(jī)械兩端面的寬度保持相等，以有效的減少雜質(zhì)、摩擦顆粒在補(bǔ)償圈、密封端面的停留概率；采用內(nèi)沖洗設(shè)備，對于密封面及端面經(jīng)常進(jìn)行沖洗，以避免雜質(zhì)的沉積，保持周圍環(huán)境干凈。

三、結(jié)語

總之，機(jī)械密封是一種高度的精密部件，存在著較多的泄露點(diǎn)，在進(jìn)行機(jī)械密封元件的設(shè)計(jì)、加工及安裝的過程中，會提出更為嚴(yán)格的要求。在實(shí)際的生產(chǎn)和運(yùn)用過程中，有著諸多的因素會引起機(jī)械密封失效，較為常見的是壓力、溫度和介質(zhì)，對于影響因素進(jìn)行綜合的把握和分析，能夠很好的做到預(yù)防機(jī)械密封失效現(xiàn)象的發(fā)生，保證機(jī)械密封長期有效而又穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

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[2] 陳勇，周志平. 機(jī)械密封的失效分析及對策[J]. 現(xiàn)代制造工程. 2004（10） .

第9篇：機(jī)械密封原理與結(jié)構(gòu)范文

關(guān)鍵詞:水泵;機(jī)械密封

中圖分類號： U464.138+.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

前言

機(jī)械密封亦稱端面密封, 其特有的顯著優(yōu)點(diǎn)是功耗低、泄漏量小、維護(hù)少等。機(jī)械密封有一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面, 在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)械外彈力的作用下, 依賴輔助密封的配合與另一端保持貼合, 并相對滑動,從而防止流體泄漏（機(jī)械密封有多道O環(huán)密封且動、靜密封面較精密），在各類化工和水系使用的泵類產(chǎn)品中的應(yīng)用非常廣泛。下面本文針對水泵的機(jī)械密封泄漏成因及處理對策進(jìn)行分析。

一、水泵機(jī)械密封處泄漏水的成因與處理辦法

機(jī)械密封故障在運(yùn)行中表現(xiàn)為振動、發(fā)熱、磨損，最終以介質(zhì)泄漏的形式出現(xiàn)。水泵機(jī)械密封處泄漏水的成因的很多，比較常見的有：

1、真空狀態(tài)運(yùn)行造成的機(jī)械密封泄漏：水泵在起動或停機(jī)過程中，常常出現(xiàn)泵進(jìn)口堵塞和抽送介質(zhì)中含有氣體等 ，就可能使密封腔出現(xiàn)負(fù)壓，引起密封端面干摩擦, 內(nèi)裝式機(jī)械密封會由此產(chǎn)生漏水現(xiàn)象, 真空密封與正壓密封的不同點(diǎn)在于密封對象的方向性差異, 而且機(jī)械密封也有其某一方向的適應(yīng)性。

處理辦法: 采用雙端面機(jī)械密封，改善條件, 提高密封性能。

2、壓力波和高壓造成的機(jī)械密封滲漏：彈簧比壓力及總比壓設(shè)計(jì)過大和密封腔內(nèi)壓力超過3MPa時,會使密封端面比壓過大, 液膜難以形成, 密封端面磨損嚴(yán)重,發(fā)熱量增多, 易造成密封面熱變形而出現(xiàn)才漏水。

處理辦法: 在裝配機(jī)械密封時, 彈簧壓縮量一定要按規(guī)定進(jìn)行, 不允許有過大或過小的現(xiàn)象，可采用材料為硬質(zhì)合金、陶瓷等耐壓強(qiáng)度高的彈簧,加強(qiáng)冷卻的措施, 并選用如鍵、銷等可靠的傳動方式。

3、造成機(jī)械密封周期性滲漏的原因與處理辦法：

1）機(jī)械密封安裝過緊或過松，泵轉(zhuǎn)子軸向竄動量大, 輔助密封與軸的過盈量大, 動環(huán)不能在軸上靈活移動，動、靜環(huán)在泵的翻轉(zhuǎn)中磨損后, 得不到補(bǔ)償位移而產(chǎn)生滲漏。

2）水質(zhì)差，含有小顆粒及介質(zhì)中鹽酸鹽含量高，形成磨料磨損機(jī)封的平面或拉傷表面產(chǎn)生溝槽、環(huán)溝等現(xiàn)象而產(chǎn)生滲漏。

3）安裝泵蓋時，可能沒有裝平，造成軸與泵蓋不垂直造成動靜平面不能吻合，開機(jī)時間不長，造成單邊磨損而產(chǎn)生滲漏。

4）水泵機(jī)械密封也有可能在安裝動、靜環(huán)時，將橡膠件損壞，或動、靜環(huán)表面碰傷，或橡膠件表面疏松、毛糙，老化失去彈性、變形、破損密封環(huán)失效而產(chǎn)生滲漏。

5）靜環(huán)與內(nèi)孔之間存在間隙，或者內(nèi)孔粗糙，靜環(huán)跟轉(zhuǎn)，橡膠磨損，表現(xiàn)為從軸向噴水。

處理辦法：在重新裝配機(jī)械密封時, 控制好軸的軸向竄動量（小于0.1mm ）, 輔助密封與軸的過盈量適中，調(diào)整安裝高度，葉輪安裝后，用螺絲刀拔動彈簧，彈簧有較強(qiáng)的張力，松開后即復(fù)位，有2－4mm的移動距離即可，更換失效彈簧，改進(jìn)水壓或介質(zhì)，排盡管道及泵腔內(nèi)空氣，更換新的密封環(huán)，更換泵蓋或用生料帶纏繞靜環(huán)外圈，或加密封膠作應(yīng)急處理,無法修復(fù)時更換機(jī)械密封。

3、密封缺陷引起的機(jī)械密封經(jīng)常性泄漏與處理辦法

1）密封端面寬度太小、磨損、熱裂、變形、破損（尤其是非金屬密封端面），補(bǔ)償能力消失，密封效果差。

2）鑲裝或粘接動、靜環(huán)的接合縫泄漏（鑲裝工藝差，存在殘余變形；材料不均勻；粘接劑不均、變形）。

3）動、靜環(huán)損傷或出現(xiàn)裂紋，動、靜環(huán)密封端面變形（端面所受彈簧作用力太大，摩擦增大產(chǎn)生熱變形或偏磨，安裝時用力不均引起變形）。

4）由于彈簧缺陷引起的泄漏：a、彈簧端面偏斜。b、彈簧壓縮量（機(jī)械密封壓縮量）太小或太大，引起石墨動環(huán)龜裂。c、彈簧松弛、斷裂和腐蝕。d、多彈簧型機(jī)械密封，各彈簧之間的自由高度差太大。e、彈簧壓縮量有過大或過小的現(xiàn)象（誤差超出±2mm） , 壓縮量過大增加端面比壓, 摩擦熱量過多, 造成密封面熱變形和加速端面磨損, 壓縮量過小動靜環(huán)端面比壓不足, 則不能密封。。

5）由于加工工藝不當(dāng)?shù)仍?，密封零件有殘余變形，或密封零件結(jié)構(gòu)不合理，強(qiáng)度不夠，受力后變形。

6）動、靜環(huán)密封端面與軸中心線垂直度偏差過大，動、靜環(huán)密封端面相對平行度偏差過大，轉(zhuǎn)子組件軸向竄動量太大。

7）轉(zhuǎn)子組件周期性振動，密封腔內(nèi)壓力經(jīng)常大幅度變化，油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。

8）輔助密封圈的故障：補(bǔ)償密封環(huán)的浮動性能太差（密封圈太硬或久用硬化或壓縮量太小，補(bǔ)償密封環(huán)的間隙過?。?，裝配性的故障有碰傷、掉塊、裂口、卷邊和扭曲；非裝配性的故障有變形、硬化、破裂和變質(zhì)。

處理辦法：將油室腔內(nèi)油面高度加到高于動、靜環(huán)密封面，增大密封端面寬度，增大冷卻液管道管徑或提高液壓，并相應(yīng)增大彈簧作用力，對補(bǔ)償密封環(huán)間隙過小的，增大補(bǔ)償密封環(huán)的間隙，調(diào)整密封端面，調(diào)整推力軸承，使軸的竄動量不大于0.25mm，更換有缺陷的或已損壞的密封環(huán)。

4、因其他問題引起的機(jī)械密封泄漏及處理方法

1）冷卻不足或端面在安裝時夾有顆粒雜質(zhì)，密封端面粗糙、耐磨、耐腐蝕和耐溫性能不良，抗老化性能太差，摩擦副配對不當(dāng)、以致過早發(fā)生變形、硬化、破裂、溶解等。

2）機(jī)械加工精度不夠, 聯(lián)軸器的平行度差、徑向力大，例如：泵軸、軸套、泵體、密封腔體的加大精度不夠等，動靜環(huán)與密封腔的間隙太小，由于振擺引起碰撞，泵軸的軸向竄量大。

3）動環(huán)密封圈的軸(或軸套) 端面及靜環(huán)密封圈的密封壓蓋(或密封腔) 的端面有毛刺和不光滑的倒角，安裝時密封圈發(fā)生碰壞、掉塊、裂口、卷邊或扭曲變形，壓縮量不對。

4）機(jī)械密封的輔助沖洗系統(tǒng)可以有效地保護(hù)密封面,起到冷卻、、沖走雜物等作用，沒有輔助沖洗系統(tǒng)或輔助沖洗系統(tǒng)設(shè)置不合理，沖洗液中有雜質(zhì),沖洗液的流量、壓力不夠,沖洗口位置設(shè)計(jì)不合理等原因,也同樣達(dá)不到密封效果。

5）介質(zhì)里含有懸浮性微?；蚪Y(jié)晶，因長時間積聚，堵塞在動環(huán)與軸之間，彈簧之間，彈簧與彈簧座之間等，使補(bǔ)償密封環(huán)不能浮動，失去補(bǔ)償緩沖作用，介質(zhì)里的懸浮微粒或結(jié)晶堵在密封端面間，使密封端面貼合不好并迅速磨損引起經(jīng)常性泄漏。

處理方法：更改動靜環(huán)材料，使其耐溫，耐腐蝕。調(diào)整動靜環(huán)與密封腔的間隙，減小泵軸的軸向竄量。安裝動、靜環(huán)密封圈的軸(或軸套) 端面及密封壓蓋(或密封腔) 的端面時，倒角處理并鏟除毛刺。改善 介質(zhì)質(zhì)量，定期檢查保養(yǎng)彈簧。

3、結(jié)束語

隨著時代的發(fā)展，原材料與能源日趨緊張，依托降耗增效來控制生產(chǎn)成本已經(jīng)成立各個企業(yè)必然選擇之路，機(jī)械密封由于其固有 “功耗低、泄漏量小、維護(hù)少”的顯著優(yōu)點(diǎn)，為各類企業(yè)所青眼，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各類設(shè)備上，發(fā)展前景將更為廣闊，充分了解并掌握機(jī)械密封的工作原理、應(yīng)用與保養(yǎng)和維護(hù)維修技術(shù)，更有助于保障企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 《如何提高泵用機(jī)械密封的性能及壽命》石油化工設(shè)備技術(shù).1994(6) :23~261